本文關(guān)鍵詞：基于車(chē)身焊點(diǎn)載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 電阻點(diǎn)焊仿真 焊點(diǎn)載荷 均衡模型 參數(shù)優(yōu)化 節(jié)能

【摘要】：電阻點(diǎn)焊是當(dāng)今汽車(chē)車(chē)身生產(chǎn)中最重要的連接工藝。一方面,電阻點(diǎn)焊是車(chē)身性能的重要保證。通過(guò)對(duì)每一個(gè)焊點(diǎn)焊接工藝參數(shù)的合理選擇,可以獲得高強(qiáng)度的焊接接頭,從而確保車(chē)身具有足夠的強(qiáng)度、碰撞安全性、可靠性等。另一方面,電阻點(diǎn)焊也是車(chē)身生產(chǎn)中重要的能源消耗環(huán)節(jié)。在汽車(chē)批量生產(chǎn)中,因焊接工藝參數(shù)的不合理選擇導(dǎo)致的焊接飛濺或是虛焊引起的補(bǔ)焊行為,都是對(duì)人力物力的巨大浪費(fèi)。由于不了解焊點(diǎn)在車(chē)身綜合工況下的受力情況以及焊點(diǎn)在特定搭接關(guān)系下的力學(xué)性能,導(dǎo)致部分焊點(diǎn)的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其所受載荷,從能耗角度來(lái)說(shuō)也是一種浪費(fèi);而部分焊點(diǎn)由于強(qiáng)度不足,存在失效的風(fēng)險(xiǎn)。環(huán)保、節(jié)能與安全是未來(lái)汽車(chē)企業(yè)生存的關(guān)鍵,因此就點(diǎn)焊工藝而言,必須在嚴(yán)格保證焊點(diǎn)質(zhì)量的同時(shí),把控好焊接生產(chǎn)中的能耗以及對(duì)環(huán)境的影響。當(dāng)前焊接工藝參數(shù)選擇方法都還沒(méi)有綜合考慮焊點(diǎn)力學(xué)性能和焊點(diǎn)受力這兩方面,從而無(wú)法確定焊點(diǎn)能否滿足車(chē)身性能的要求,更沒(méi)考慮焊接生產(chǎn)過(guò)程的能源消耗問(wèn)題。正是基于這種考慮,本文開(kāi)展了焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化研究。首先,本文深入了解了電阻點(diǎn)焊機(jī)理及其數(shù)值模擬仿真的理論基礎(chǔ),建立起力場(chǎng)、熱場(chǎng)、電場(chǎng)、金屬冶金于一體高度耦合非線性的點(diǎn)焊模型,對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行模擬仿真。通過(guò)研究點(diǎn)焊直徑與焊點(diǎn)力學(xué)性能之間的關(guān)系,建立起焊接工藝參數(shù)與焊點(diǎn)力學(xué)性能之間的關(guān)系,為后續(xù)研究提供了重要的數(shù)學(xué)模型。其次,介紹了車(chē)身力學(xué)仿真的基本原理,探討了提升車(chē)身仿真精度的幾種手段。提出并定義了焊點(diǎn)負(fù)荷的概念,并據(jù)此分析了焊點(diǎn)受力情況,為識(shí)別危險(xiǎn)焊點(diǎn)、優(yōu)化焊點(diǎn)數(shù)量與布置提供重要參考,也為焊接工藝參數(shù)的選取提供重要依據(jù)。再次,分析了傳統(tǒng)焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并指出其不足之處,建立了考慮焊點(diǎn)載荷和焊接能耗的焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)新標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合上述對(duì)車(chē)身焊點(diǎn)載荷及焊接工藝參數(shù)與焊點(diǎn)力學(xué)性能之間關(guān)系的研究,進(jìn)一步整合均衡思想,建立起“焊點(diǎn)載荷-焊點(diǎn)力學(xué)性能-焊接工藝參數(shù)”三者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,構(gòu)建焊點(diǎn)“質(zhì)量-能耗”均衡的數(shù)學(xué)模型,并據(jù)此建立了基于車(chē)身焊點(diǎn)載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化方法。最后,以安全帶固定座簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)為研究算例,對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了焊點(diǎn)數(shù)量及焊點(diǎn)位置的優(yōu)化。針對(duì)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu),對(duì)每個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行了焊接工藝參數(shù)的優(yōu)選并加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明,優(yōu)選的焊接工藝參數(shù),不僅滿足該結(jié)構(gòu)對(duì)焊點(diǎn)的力學(xué)性能要求,還使焊接能耗降低了55%,較好地證明了本文方法的可行性與有效性。
【關(guān)鍵詞】：電阻點(diǎn)焊仿真 焊點(diǎn)載荷 均衡模型 參數(shù)優(yōu)化 節(jié)能
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U466;TG453.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景和意義13-14
• 1.2 焊接參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 數(shù)值模擬在電阻點(diǎn)焊中的應(yīng)用15-16
• 1.4 CAE在車(chē)身力學(xué)仿真中的應(yīng)用16-17
• 1.5 課題來(lái)源及研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 焊接工藝參數(shù)與焊點(diǎn)力學(xué)性能關(guān)系研究19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 電阻點(diǎn)焊數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)19-32
• 2.2.1 點(diǎn)焊過(guò)程數(shù)值模擬的理論模型19
• 2.2.2 電/熱/力學(xué)模型19-22
• 2.2.3 接觸電阻的計(jì)算22-23
• 2.2.4 焊點(diǎn)直徑與焊點(diǎn)力學(xué)性能的關(guān)系研究23-30
• 2.2.5 焊接飛濺機(jī)理30-32
• 2.3 電阻點(diǎn)焊建模及求解32-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 車(chē)身焊點(diǎn)受力分析35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 車(chē)身力學(xué)仿真35-40
• 3.2.1 有限元理論35-37
• 3.2.2 車(chē)身CAE仿真精度提升方法37-40
• 3.3 基于某車(chē)型座椅強(qiáng)度模型的焊點(diǎn)受力分析40-43
• 3.3.1 焊點(diǎn)負(fù)荷的定義40
• 3.3.2 焊點(diǎn)受力分析40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于車(chē)身焊點(diǎn)載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化方法44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 焊點(diǎn)質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)44-48
• 4.2.1 傳統(tǒng)焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)44-47
• 4.2.2 基于焊點(diǎn)載荷的焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)47-48
• 4.3 焊接能耗的定義48
• 4.4 基于車(chē)身焊點(diǎn)載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化方法48-52
• 4.4.1 均衡思想48-49
• 4.4.2 響應(yīng)面法49-50
• 4.4.3 焊點(diǎn)“質(zhì)量—能耗”均衡模型的數(shù)學(xué)表達(dá)50-51
• 4.4.4 基于車(chē)身焊點(diǎn)載荷的焊接工藝參數(shù)優(yōu)化方法及流程51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 基于安全帶固定座強(qiáng)度模型的焊點(diǎn)焊接工藝參數(shù)優(yōu)化53-72
• 5.1 引言53
• 5.2 電阻點(diǎn)焊的數(shù)值模擬53-61
• 5.2.1 安全帶固定座簡(jiǎn)易幾何結(jié)構(gòu)53-54
• 5.2.2 電阻點(diǎn)焊有限元模擬54-59
• 5.2.3 焊接工藝參數(shù)與焊點(diǎn)力學(xué)性能之間的響應(yīng)面模型59-61
• 5.3 焊點(diǎn)受力分析61-67
• 5.3.1 4-spot結(jié)構(gòu)受力分析61-64
• 5.3.2 8-spot結(jié)構(gòu)受力分析64-65
• 5.3.3 6-spot結(jié)構(gòu)受力分析65-67
• 5.4 焊接參數(shù)優(yōu)化選取67-68
• 5.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證68-70
• 5.6 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-79
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄79

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